高瓦斯易自燃采空区瓦斯与遗煤自燃共生灾害研究

发布时间：2017-10-23 01:27

  本文关键词：高瓦斯易自燃采空区瓦斯与遗煤自燃共生灾害研究

  更多相关文章： 高瓦斯易自燃采空区 数值模拟 瓦斯治理 自燃带 共生灾害

【摘要】：随着矿井开采深度的不断延伸和开采条件的不断恶化,尤其是进入深部开采阶段,将面临高地应力、高瓦斯、高地温“三高”现象的影响。瓦斯涌出量增大,瓦斯灾害日趋严重,同时由于高温等的影响采空区遗煤极易自燃。因此深部开采将面临瓦斯与遗煤自燃的双重威胁,两者所引起的共生灾害即将成为煤矿重特大事故的普遍模式。而对双重灾害的防治容易陷入顾此失彼难以平衡的的难题中。为了能有效合理地预防和防治瓦斯与遗煤自燃共生灾害,本文以潘二煤矿A组煤11223高瓦斯易自燃首采工作面为例,通过煤样的热重实验,利用热分析动力学Coast-Redfern方法,求出了A组煤活化能和指前因子,并据此判定A组煤为易自燃煤层。理论分析和总结概括了存在于瓦斯与遗煤自燃这一对矛盾中的多重因素之间的相互影响关系,构建了三维数值模拟物理模型,利用用户自定义函数编译了采空区三维孔隙率和渗透性系,以及本煤层与邻近层瓦斯涌出源项和低温条件下遗煤氧化反应氧气消耗速率。利用上述模型对工作面采取增大风量、布置高抽巷、采用Y型通风方式和设置上隅角埋管等瓦斯治理措施时采空区瓦斯浓度场和氧气浓度的场的变化规律进行了分析,同时对采用采空区注惰时的上述两场的变化规律也进行了分析和总结。以数值模拟结果为依据,结合潘二煤矿11223工作面和潘一东矿12311工作面瓦斯与遗煤自燃灾害的防治实践,对工作面所采取各种瓦斯治理措施和防灭火措施及其实施效果进行了分析。通过理论与实践的相互应证,以期提升我们对采空区瓦斯与煤自燃共生灾害的认识水平,为以后共生灾害的预防提供借鉴和参考。
【关键词】：高瓦斯易自燃采空区 数值模拟 瓦斯治理 自燃带 共生灾害
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2;TD712.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 研究目的和意义14-16
• 1.2 国内外研究进展16-21
• 1.2.1 采空区流场风流移动规律研究16-17
• 1.2.2 采空区瓦斯分布规律研究17
• 1.2.3 采空区自然发火机理和自燃危险区域研究17-19
• 1.2.4 瓦斯和遗煤自燃共存与耦合研究19-20
• 1.2.5 瓦斯和煤自燃复合灾害防治技术研究20-21
• 1.3 论文的研究内容、方法和技术路线21-23
• 1.3.1 研究内容21
• 1.3.2 研究方法和研究思路21-22
• 1.3.3 技术路线22-23
• 第二章 高瓦斯易自燃煤热分析及动力学分析23-40
• 2.1 实验原理23-24
• 2.2 实验方法24-27
• 2.2.1 实验仪器24-25
• 2.2.2 实验样品25
• 2.2.3 实验步骤25-27
• 2.3 煤样热重实验方案设计及结果分析27-32
• 2.3.1 实验方案设计27-28
• 2.3.2 实验结果分析28-32
• 2.4 煤特征温度点与反应动力学参数分析32-39
• 2.4.1 煤样特征温度点32-33
• 2.4.2 煤的反应动力学参数计算33-39
• 2.5 本章结论39-40
• 第三章 采空区瓦斯与遗煤自燃理论分析及数学模型40-56
• 3.1 瓦斯与遗煤自燃相互影响总结40-43
• 3.2 采空区漏风质量守恒方程43-44
• 3.3 采空区漏风动量守恒方程44-48
• 3.4 采空区组分守恒方程48-49
• 3.5 采空区能量守恒方程49-50
• 3.6 采空区松散煤体自燃的三维数学模型及其关键参数的确定50-54
• 3.6.1 采空区松散煤体自燃的三维数学模型50
• 3.6.2 采空区数值模拟物理模型50-52
• 3.6.3 采空区孔隙率和渗透性系数的确定52-53
• 3.6.4 采空区中遗煤耗氧速率53-54
• 3.6.5 采空区自燃“三带”的确定54
• 3.7 本章结论54-56
• 第四章 瓦斯与遗煤自燃相互影响数值模拟研究56-74
• 4.1 CFD模拟简介56
• 4.2 工作面风量变化对遗煤自燃的影响56-58
• 4.3 高抽巷抽采对瓦斯与遗煤自燃的影响58-65
• 4.3.1 瓦斯与氧气浓度三维分布58-59
• 4.3.2 高抽巷施工参数对瓦斯与自燃的影响59-62
• 4.3.3 高抽巷抽采参数对瓦斯与自燃的影响62-63
• 4.3.4 不同进风量下采空区自燃三带分布63-65
• 4.4 Y型通风对采空区瓦斯与遗煤自燃的影响65-67
• 4.4.1 Y型通风下瓦斯与氧气浓度三维分布65-66
• 4.4.2 回风巷距工作面不同距离时瓦斯分布规律66
• 4.4.3 Y型通风对自燃“三带”分布的影响66-67
• 4.5 上隅角埋管抽采对瓦斯与遗煤自燃的影响67-69
• 4.5.1 上隅角埋管对采空区瓦斯分布的影响67-68
• 4.5.2 上隅角埋管对自燃“三带”分布的影响68-69
• 4.6 向采空区注CO_2对瓦斯和自燃的影响69-73
• 4.6.1 注CO_2对采空区瓦斯分布的影响69-70
• 4.6.2 压注CO_2对采空区自燃“三带”分布的影响70-73
• 4.7 本章结论73-74
• 第五章 高瓦斯易自燃工作面瓦斯与自燃防治实践74-86
• 5.1 潘二煤矿11223工作面概况74-75
• 5.2 工作面瓦斯综合治理设计75-80
• 5.2.1 工作面区域消突设计75-76
• 5.2.2 采煤工作面瓦斯治理措施76-77
• 5.2.3 工作面瓦斯抽采效果77-80
• 5.3 潘二煤矿11223工作面遗煤自燃防治实践80-83
• 5.3.1 11223 工作面防火设计80-83
• 5.3.2 防灭火实际效果分析83
• 5.4 潘一东矿 1231（1）“Y”型通风工作面采空区自燃防治实践83-85
• 5.4.1 工作面防灭火设计83-84
• 5.4.2 工作面推进速度84
• 5.4.3 防灭火效果分析84-85
• 5.5 本章结论85-86
• 第六章 结论与展望86-88
• 6.1 结论86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-93
• 致谢93-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 晋明月;董超;孙浩博;;煤自燃影响因素权重的灰色关联度分析[J];煤矿安全;2012年12期

2 张立红;;井下遗煤自燃的影响因素分析与研究[J];山西煤炭;2012年12期

3 谭波;胡瑞丽;高鹏;李凯;;煤自燃灾害气体指标的阶段特征试验研究[J];中国安全科学学报;2013年02期

4 贾淑洁;;煤自燃的原因及倾向性预测[J];科技传播;2013年10期

5 高晓群;;烟煤自燃的分析与预防[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2013年12期

6 郭兴明,徐精彩,惠世恩;煤自燃过程中极限参数的研究[J];西安交通大学学报;2001年07期

7 徐精彩,王华;煤自燃极限参数的神经网络预测方法[J];煤炭学报;2002年04期

8 文虎,许满贵,李莉,代爱萍;煤自燃的热量积聚过程及影响因素分析[J];辽宁工程技术大学学报;2003年02期

9 余明高,贾海林,潘荣锟;乌达矿区煤自燃预测标志气体研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2005年02期

10 刘爱华;蔡康旭;;青山矿煤自燃预报标志气体研究[J];煤炭科学技术;2006年07期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 陆伟;;防治煤自燃新技术一高倍阻化泡沫[A];2007年全国煤矿安全学术年会会议资料汇编[C];2007年

2 丰丙章;;煤自燃火灾防治技术研究[A];2004全国阻燃学术年会论文集[C];2004年

3 肖e，

本文编号：1081016